醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化課件

第十四章細(xì)胞分化一、細(xì)胞分化的基本概念

※(一)細(xì)胞分化(celldifferentiation)

是指從受精卵開始的個體發(fā)育過程中，細(xì)胞之間逐漸產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過程。細(xì)胞分化是漸進(jìn)的、長期變化的過程，在有機(jī)體整個生命過程中都有細(xì)胞分化活動，但在胚胎期表現(xiàn)的最典型、最顯著。(二)細(xì)胞分化的特征1.細(xì)胞分化具有高度的穩(wěn)定性

在一般情況下，經(jīng)過分化形成的某種穩(wěn)定類型細(xì)胞（形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上保持穩(wěn)定的細(xì)胞），不能逆轉(zhuǎn)到未分化狀態(tài)。如，神經(jīng)元細(xì)胞。2.細(xì)胞決定先于細(xì)胞分化并制約著分化的方向

※細(xì)胞決定（celldetermination）:在個體發(fā)育過程中，在細(xì)胞發(fā)生可識別的分化特征之前就已經(jīng)確定了未來的命運(yùn)，即只能向特定的方向分化，這種預(yù)先做出的選擇稱細(xì)胞決定。細(xì)胞決定發(fā)生以后，分化方向一般不會改變。3.細(xì)胞生理狀態(tài)隨著細(xì)胞分化水平的提高而變化（1）細(xì)胞分化水平越高，細(xì)胞的分裂能力越低。（2）細(xì)胞分化水平越高，細(xì)胞對環(huán)境因素的反應(yīng)能力越低。4.細(xì)胞分化具有時間性和空間性

（1）時間性：一個細(xì)胞，在發(fā)育的不同時間階段，其形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同。（2）空間性：同一細(xì)胞的后代，由于所處空間位置不同，其環(huán)境也不同，其形態(tài)結(jié)構(gòu)也不同。※二、細(xì)胞的分化潛能

全能性(totipotency)：細(xì)胞在一定條件下具有發(fā)育成完整個體的潛能，稱為細(xì)胞的全能性

(totipotencyblastocyst)。

全能性細(xì)胞：受精卵細(xì)胞，8細(xì)胞期之前的卵裂球※二、細(xì)胞的分化潛能多能性(pluripotency)

隨著胚胎發(fā)育進(jìn)行，細(xì)胞逐漸喪失了發(fā)育成個體的能力，僅具有分化成有限細(xì)胞類型的潛能，這種潛能稱為細(xì)胞的多能性，這種細(xì)胞稱為多能性細(xì)胞。如：三胚層細(xì)胞

全能性(totipotency)※二、細(xì)胞的分化潛能單能性(unipotency)

細(xì)胞只具有向特定細(xì)胞系分化的能力，這種細(xì)胞分化的潛能是單能性。

全能性(totipotency)多能性(pluripotency)1.在發(fā)育過程中細(xì)胞分化潛能逐漸變窄體細(xì)胞與受精卵細(xì)胞核相比（1）分化細(xì)胞的DNA含量沒有發(fā)生變化（2）分化細(xì)胞中染色體的數(shù)量沒有發(fā)生變化（3）分化細(xì)胞的基因數(shù)目沒有變化2.分化細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性1952年,R.

Briggs等人的核移植實(shí)驗(yàn)。（1）去除爪蟾卵的細(xì)胞核。（2）將爪蟾蝌蚪小腸上皮細(xì)胞核移植到去除細(xì)胞核的卵細(xì)胞中。（３）接受小腸上皮細(xì)胞核和去核卵可以發(fā)育為具有生殖能力的爪蟾。1996年，在蘇格蘭，由羅斯林研究所的伊恩·威爾穆特教授等人通過體細(xì)胞克隆法培育的克隆羊-”多利”問世，是世界上首只成年體細(xì)胞克隆動物。體細(xì)胞核全能性體細(xì)胞核全能性※管家基因(housekeepinggene)

是維持細(xì)胞生存所必需的，在各種細(xì)胞中處于活性表達(dá)狀態(tài)，這類基因稱為管家基因。如，細(xì)胞骨架蛋白、膜蛋白、染色質(zhì)組蛋白、核糖體蛋白以及參與能量代謝的糖酵解酶。這類基因與細(xì)胞分化的關(guān)系不大。※奢侈基因(luxurygene)

在不同組織中進(jìn)行選擇性的表達(dá)，用來維持組織的特異性功能，又稱組織特異基因。這類基因是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)。如，紅細(xì)胞中的血紅蛋白、皮膚表皮細(xì)胞的角蛋白、肌細(xì)胞中的肌動蛋白和肌球蛋白等。細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)：基因選擇性表達(dá)細(xì)胞分化的標(biāo)志：細(xì)胞內(nèi)合成新的特異性蛋白質(zhì)

在真核細(xì)胞，基因表達(dá)的調(diào)控可以發(fā)生在不同的水平上，主要發(fā)生在三個彼此相對獨(dú)立的水平上：

（一）轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控（二）轉(zhuǎn)錄后的加工調(diào)節(jié)（三）翻譯水平的調(diào)控（四） 蛋白質(zhì)形成后活性調(diào)節(jié)水平等四、影響細(xì)胞分化的因素細(xì)胞核對細(xì)胞分化的影響細(xì)胞質(zhì)對細(xì)胞分化的影響細(xì)胞間的相互作用激素和細(xì)胞粘合分子對分化的作用當(dāng)雞的紅細(xì)胞與培養(yǎng)的人Hela細(xì)胞(去分化的癌細(xì)胞)融合后,核的體積增大20倍,染色質(zhì)松散,出現(xiàn)RNA和DNA合成。結(jié)果說明：Hela細(xì)胞質(zhì)重新激活雞紅細(xì)胞核。

將培養(yǎng)的爪蟾腎細(xì)胞核注入蠑螈的卵母細(xì)胞內(nèi),分析蛋白質(zhì)合成情況發(fā)現(xiàn),原來在腎細(xì)胞中表達(dá)的基因,這時不表達(dá),而原來不表達(dá)的基因,這時卻被激活。卵細(xì)胞質(zhì)的母體效應(yīng)

母體效應(yīng)(maternal-effect)

卵母細(xì)胞中貯存的mRNA和蛋白質(zhì)的分布是不均勻的,各種mRNA在細(xì)胞中都有定位分布,并隨卵裂進(jìn)入不同的子細(xì)胞中。卵細(xì)胞中的母體信息初級誘導(dǎo)：脊索誘導(dǎo)表面覆蓋的外胚層形成神經(jīng)板，神經(jīng)板卷曲形成神經(jīng)管。眼球發(fā)育過程中多級誘導(dǎo)作用前腦（神經(jīng)管上皮）頭